Синхронизация времени - слабое место цифровой подстанции?

• Инструментальная синхронизация цифровых трансформаторов тока и напряжения (ЦТТН), преобразователей аналоговых сигналов (ПАС). Для указанных устройств, осуществляющих измерения токов и напряжений, инструментальная синхронизация обеспечивает единство моментов выборок мгновенных значений. Согласно СТО ПАО «ФСК ЕЭС» «Технические требования к аппаратно-программным средствам и электротехническому оборудованию ЦПС», а также проектам СТО ПАО «Россети» «Цифровые трансформаторы тока (напряжения) 6-750 кВ. Общие технические условия». Точность привязки шкалы времени ЦТТН/ПАС к внешнему серверу времени (после завершения процедуры синхронизации) должна составлять не более 1 мкс.
• Календарная синхронизация всех других интеллектуальных электронных устройств (ИЭУ) на ЦПС, за исключением ЦТТН и ПАС. Календарная синхронизация обеспечивает единые метки времени, соответствующие астрономическому времени в стандарте UTC для всех сигналов, регистрируемых на цифровой подстанции.

• Для инструментальной (да и, впрочем, для календарной) синхронизации времени на ЦПС используется протокол PTP (Precision Time Protocol) согласно профилю IEC 61850-9-3, обеспечивающий эту синхронизацию по локальной сети Ethernet.
• Система инструментальной синхронизации времени строится с использованием, как минимум, двух северов времени.
• Инструментальная синхронизация времени осуществляется по резервированной сети Ethernet.
• Система синхронизации времени поддерживает, как минимум, один из следующих глобальных источников времени (GPS/GLONASS).
• В пакетах Sampled Values c выборочными значениями тока и напряжения, публикуемых ЦТТН/ПАС, передается признак состояния синхронизации времени SmpSynch, который может принимать три значения (Global - Глобальная синхронизация, Local - Локальная синхронизация, None - Синхронизация отсутствует).

Сценарии нарушения работы системы обеспечения единого времени

• Отказ основного сервера времени. Резервный сервер времени становится основным, ЦТТН/ПАС продолжают получать сигналы точного времени, они публикуют пакеты Sampled Values с признаком SmpSynch==Global, РЗА готова к выполнению своих функций.
• Отказ основного и резервного серверов времени. ЦТТН/ПАС перестают получать сигналы точного времени. После истечения нормированного срока сохранности внутренней синхронизации (по требованиям СТО ПАО «Россети» и ПАО «ФСК ЕЭС» — не менее 30 секунд) они начинают публиковать пакеты Sampled Values с признаком SmpSynch==None, а защиты, которые используют измерения от нескольких ЦТТН/ПАС (ДЗТ, ДЗШ, ДЗО и ступенчатые защиты, использующие измерения с разных точек) автоматически блокируются (выводятся из работы). Ни в коем случае этот режим не должен приводить к неправильной работе РЗА (что должно проверяться при аттестационных или прививочных испытаниях). При этом все остальные функции РЗА (например, РЗА с относительной селективностью, получающие измерения с одного ЦТТН/ПАС) остаются в работе. Ни в коем случае этот режим не должен приводить к блокировке всех функций РЗА (что также должно проверяться при аттестационных или прививочных испытаниях). Причина такого поведения заключается в том, что уход внутреннего времени на ЦТТН/ПАС будет приводить к рассинхронизации потоков выборок мгновенных значений, а, следовательно, к появлению не соответствия взаимного расположения векторов электрических величин, вычисленных по полученным измерениям, реальному режиму, и, как следствие, к потенциально неправильной работе РЗА. Например, в дифференциальных защитах это может выражаться «ложным» током небаланса (как следствие, «ложным» дифференциальным током, превышающим величину уставки). РЗА, обрабатывающие измерения с одного ЦТТН/ПАС, не будут подвержены подобному негативному эффекту. Как только персонал восстановит работоспособность сервера времени, все ранее заблокированные защиты возвращаются в работу.
• Отказ связи с глобальным источником времени GPS/GLONASS (обоих серверов времени). Сервера времени переходят в режим работы по внутренним часам и, по прежнему, рассылают сообщения синхронизации времени всем ИЭУ на ЦПС. В этих сообщениях также указывается статус временной синхронизации (в том числе, есть ли связь с глобальным источником времени или его нет). Отсутствие связи с глобальным источником времени распознается ЦТТН/ПАС и они начинают публиковать сообщения Sampled Values с признаком SmpSynch==Local или же идентификатором локальных часов. Никакие из объектовых функций РЗА, при условии синхронизации ЦТТН/ПАС от одних и тех же локальных часов, в этом режиме не должны блокироваться, поскольку все ИЭУ синхронизируются относительного одного и того же источника времени, что, опять же, должно проверяться при аттестационных или прививочных испытаниях.